木星的天文科學小知識有什么

木星的天文科學小知識有什么

　　木星是太陽系從內向外的第五顆行星，也是很多人都會想要觀測的行星之一。下面為您精心推薦了木星的天文科學小知識，希望對您有所幫助。

　　在1610年，意大利天文學家伽利略用自制的望遠鏡， 發現了木衛一、木衛二、木衛三和木衛四。后來這4顆衛星被稱為伽利略衛星。這4顆伽利略衛星的質量都比冥王星大，其中木衛三是太陽系中最大的衛星，直徑超過水星。

　　4顆伽利略衛星的軌道內部，又有4顆木星衛星，它們分別是木衛十六、木衛十五、木衛五、木衛十四，其中木衛十六是離木星最近的衛星。從伽利略衛星向外， 按距離依次為木衛十三、 木衛六、木衛十和木衛七，它們繞木星順向旋轉，周期為260天左右。再向外，依次為木衛十二、木衛十一、木衛八和木衛九，它們逆向旋轉，周期為700天左右。這么多的衛星環繞著木星，也難怪木星有“小太陽系”的美稱。

　　木星在太陽系的八大行星中體積和質量最大，它有著極其巨大的質量，是其它七大行星總和的2.5倍還多，是地球的317.89倍，而體積則是地球的1，316倍。按照與太陽的距離由近到遠排，木星位列第五。同時，木星還是太陽系中自轉最快的行星，自轉一周只需要9小時50分30秒，所以木星并不是正球形的，而是兩極扁，赤道鼓的三軸不等橢球體，扁平顯著。木星是天空中第四亮的星星，僅次于太陽、月球和金星(在有的時候，木星會比火星稍暗，但有時卻要比金星還要亮)，因為木星體積巨大，反射太陽光的能力也強。木星主要由氫和氦組成，其中氫元素含量是84%，氦元素含量是14%，其他僅為2%，中心溫度估計高達30500℃。

　　木星表面有一個大紅斑，位于木星赤道南部。從東到西最長時有48000千米，最小時也有20000多千米;從北到南最長有14000千米，最短時也有11000千米，面積大約453250000平方千米，能容納三個地球。對于它是什么目前仍有爭論，很多人認為它是一個永不停息的旋風，這個大紅斑是1665年由法國后裔的天文學家卡西尼發現，每6個地球日按逆時針方向旋轉一周，經常卷起高達8千米的云塔。它時常改變顏色和形狀，但卻從來沒有完全消失過。

　　2017年6月，據科學家們估計，木星的硬核是從太陽系開始形成過了100萬年后形成的。后來，硬核又吸引成為木星氣體外殼的物質。科學就估計木星是太陽系最古老的一顆行星。

　　氣態行星

　　氣態行星沒有實體表面，它們的氣態物質密度只是由深度的變大而不斷加大(我們從它們表面相當于1個大氣壓處開始算它們的半徑和直徑)。我們所看到的通常是大氣中云層的頂端，壓強比1個大氣壓略高。

　　木星由90%的氫和10%的氦(原子數之比， 75/25%的質量比)及微量的甲烷、水、氨水和“石頭”組成。木星的大氣層很濃厚，厚度達3000千米，在大氣層之下有一層厚達27000公里的液態氫層，再下面是金屬氫，這與形成整個太陽系的原始的太陽系星云的組成十分相似。土星有一個類似的組成，也是一層濃密的大氣層，大氣層下有一層厚達26000公里的液態氫層，再下面也是金屬氫。但天王星與海王星的組成中，氫和氦的量就少一些了。

　　我們得到的有關木星內部結構的資料(及其他氣態行星)來源很不直接，并有了很長時間的停滯。(來自伽利略號的木星大氣數據只探測到了云層下150千米處)

　　石質內核

　　木星可能有一個石質的.內核，相當于10-15個地球的質量。內核上則是大部分的行星物質集結地，以液態氫的形式存在。這些木星上最普通的形式基礎可能只在40億帕壓強下才存在，木星內部就是這種環境(土星也是)。液態金屬氫由離子化的質子與電子組成(類似于太陽的內部，不過溫度低多了)。在木星內部的溫度壓強下，氫氣是液態的，而非氣態，這使它成為了木星磁場的電子指揮者與根源，木星的磁場強度大約10高斯，比地球大10倍。同樣在這一層也可能含有一些氦和微量的冰。木星還是天空中已知的最強的射電源之一。

　　最外層主要由普通的氫氣與氦氣分子組成，它們在內部是液體，而在較外部則氣體化了，我們所能看到的就是這深邃的一層的較高處。水、二氧化碳、甲烷及其他一些簡單氣體分子在此處也有一點兒。

　　云層的三個明顯分層中被認為存在著氨冰，銨水硫化物和冰水混合物。然而，來自伽利略號的證明的初步結果表明云層中這些物質極其稀少(一個儀器看來已檢測了最外層，另一個同時可能已檢測了第二外層)。但這次證明的地表位置十分不同尋常--基于地球的望遠鏡觀察及更多的來自伽利略號軌道飛船的觀察提示這次證明所選的區域很可能是那時候木星表面最溫暖又是云層最少的地區。

　　來自伽利略號的大氣層數據同樣證明那里的水比預計的少得多，原先預計木星大氣所包含的氧是目前太陽的兩倍(算上充足的氫來生成水)，但目前實際集中的比太陽要少。另外一個驚人的消息是大氣外層的高溫和它的密度。

　　高速颶風

　　木星和其他氣態行星表面有高速颶風，風速達每小時400千米，并被限制在狹小的緯度范圍內，在接近緯度的風吹的方向又與其相反。這些帶中輕微的化學成分與溫度變化造成了多彩的地表帶，支配著行星的外貌。光亮的表面帶被稱作區(zones)，暗的叫作帶(belts)。這些木星上的帶子很早就被人們知道了，但帶子邊界地帶的漩渦則由旅行者號飛船第一次發現。伽利略號飛船發回的數據表明表面風速比預料的快得多(大于400英里每小時)，并延伸到根所能觀察到的一樣深的地方，大約向內延伸有數千千米。木星的大氣層也被發現相當紊亂，這表明由于它內部的熱量使得颶風在大部分急速運動，不像地球只從太陽處獲取熱量。

　　木星表面云層的多彩可能是由大氣中化學成分的微妙差異及其作用造成的，可能其中混入了硫的混合物，造就了五彩繽紛的視覺效果，但是其詳情仍無法知曉。

　　色彩的變化與云層的高度有關：最低處為藍色，跟著是棕色與白色，最高處為紅色。我們通過高處云層的洞才能看到低處的云層。

　　木星表面的大紅斑早在300年前就被地球上的觀察所知曉(這個發現常歸功于卡西尼，或是17世紀的Robert Hooke)。大紅斑是個長25000千米，跨度12000千米的橢圓，足以容納兩個地球。其他較小一些的斑點也已被看到了數十年了。紅外線的觀察加上對它自轉趨勢的推導顯示大紅斑是一個高壓區，那里的云層頂端比周圍地區特別高，也特別冷。類似的情況在土星和海王星上也有。目前還不清楚為什么這類結構能持續那么長的一段時間。

　　內核高熱

　　木星向外輻射能量，比起從太陽處收到的來說要多。木星內部很熱：內核處可能高達20000℃。該熱量的產量是由開爾文-赫爾姆霍茲原理生成的(行星的慢速重力壓縮)。(木星并不是像太陽那樣由核反應產生能量，它太小因而內部溫度不夠引起核反應的條件。)這些內部產生的熱量可能很大地引發了木星液體層的對流，并引起了我們所見到的云頂的復雜移動過程。土星與海王星在這方面與木星類似，奇怪的是，天王星則不。

　　木星與氣態行星所能達到的最大直徑一致。如果組成又有所增加，它將因重力而被壓縮，使得全球半徑只稍微增加一點兒。一顆恒星變大只能是因為內部的熱源(核能)關系，但木星要變成恒星的話，質量起碼要再變大80倍。

　　較強磁場

　　宇宙飛船發回的考察結果表明，木星有較強的磁場，表面磁場強度達3-14高斯，比地球表面磁場強得多(地球表面磁場強度只有0.3-0.8高斯)。木星磁場和地球的一樣，是偶極的，磁軸和自轉軸之間有10°8′的傾角。木星的正磁極指的不是北極，而是南極，這與地球的情況正好相反。由于木星磁場與太陽風的相互作用，形成了木星磁層。木星磁層的范圍大而且結構復雜，在距離木星140萬-700萬公里之間的巨大空間都是木星的磁層;而地球的磁層只在距地心5~7萬公里的范圍內。木星的四個大衛星都被木星的磁層所屏蔽，使之免遭太陽風的襲擊。地球周圍有條稱為范艾倫帶的輻射帶，木星周圍也有這樣的輻射帶。美國的“旅行者1號”還發現木星背向太陽的一面有3萬公里長的北極光。1981年初，當“旅行者2號”早已離開木星磁層飛奔土星的途中，曾再次受到木星磁場的影響。由此看來，木星磁尾至少拖長到6000萬公里，已達到土星的軌道上。

　　厚密大氣層

　　木星有一層厚而濃密的大氣層，大氣的主要成分是氫，占80%以上，其次是氦，約占18%，其余還有甲烷、氨、碳、氧和水汽等，總含量不足1%。由于木星有較強的內部能源，致使其赤道與兩極溫差不大，不超過3℃，因此木星上南北風很小，主要是東西風，最大風速達130～150米/秒。木星大氣中充滿了稠密活躍的云系。各種顏色的云層像波浪一樣在激烈翻騰著。在木星大氣中還觀測到有閃電和雷暴。由于木星的快速自轉，因此能在它的大氣中觀測到與赤道平行的、明暗交替的帶紋，其中的亮帶是向上運動的區域，暗紋則是較低和較暗的云。

　　木星的大紅斑位于南緯23°處，東西長4萬公里，南北寬1.3萬公里。探測器發現，大紅斑是一團激烈上升的氣流，呈深褐色。這個彩色的氣旋以逆時針方向轉動。在大紅斑中心部分有個小顆粒，是大紅斑的核，其大小約幾百公里。這個核在周圍的反時針漩渦運動中維持不動。大紅斑的壽命很長，可維持幾百年或更長久。

　　由于木星離太陽平均距離為7.78億公里，因此木星的表面溫度比地球表面溫度低得多。從木星接受太陽輻射計算，其表面有效溫度值為-168℃，而地球觀測值為-139℃，“先驅者11號”宇宙飛船的探測值為-148℃，仍比計算值高，這也說明木星有內部熱源。

　　“先驅者號”探測器對木星考察的結果表明，木星沒有固體表面，木星是一個流體行星。主要是氫和氦。木星的內部分為木星核和木星幔兩層，木星核位于木星中心，主要由鐵和硅構成，是固體核，溫度達3萬K。木星幔位于木星核外，以氫為主要元素組成的厚層，其厚度約為7萬公里。木幔外就是木星大氣，再向外延伸1000公里，就到云頂。

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